122摇架开题报告(第四次修改)

PAGE中北大学毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：机电工程学院动力机械系专业：武器系统与发射工程设计题目：轮式122mm自行榴弹炮摇架结构设计指导教师2012年2月28毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.1榴弹炮概述榴弹炮的介绍榴弹炮是一种身管较短，弹道比较弯曲，适合于打击隐蔽目标和面目标的中程火炮。榴弹炮口径较大，杀伤威力大，并可打击山背后的目标。最早的榴弹炮时起源于15世纪意大利、德国的一种炮管较短、射角较大、弹道弯曲、发射石霰弹的滑膛炮。榴弹炮按机动方式可分为牵引式和自行式两种。20世纪90年代以来，现代自行榴弹炮得到稳步开展。随着世界范围内局部战争和地区武装冲突的不断发生，陆军炮兵从未来作战需要出发，减轻武器装备重量，提高战略和战术机动能力，就显得尤为重要。这种情况下自行榴弹炮应运而生。自行榴弹炮机动速度快、火力密集、行军—战斗转换时间短，在现代战场反炮兵火力日益强大的环境下，自行榴弹炮有着更强的生存能力，因此世界各国普遍将榴弹炮的开展重点放在自行榴弹炮上。自行榴弹炮的介绍自行榴弹炮是同车辆底盘构成一体、靠自身动力运行的榴弹炮。自行榴弹炮分为履带式自行榴弹炮和轮式自行榴弹炮两种。履带式自行榴弹炮有着越野性能好，受道路和地形的限制少，战术机动性能强;能很快做好战斗行军战斗准备，并快速占领、转移发射阵地；具有更强的装甲防护与核生化防护能力；整车自动化、信息化程度相应较高等鲜明的特点和优越性，但其战略机动性较差，对后勤保障要求高，降低了它的使用方便性。在这个大背景下，标新立异、独具特色的轮式自行榴弹炮应运而生，成为火炮开展中一道亮丽的风景线。自行榴弹炮具有较强的战术机动性、快速反响能力，与履带式自行榴弹炮相比还具有列装本钱低和操作、维修方便等优点，再加上轮式车辆技术的迅速开展〔如采用新式悬挂系统和先进轮胎等〕，以及世界战略格局发生的重大变化等因素，轮式自行炮将是未来的开展主要方向。我国自行榴弹炮的开展我国研制自行榴弹炮始于20世纪60年代后期。目前我军装备的自行榴弹炮主要有122毫米榴弹炮、152毫米加榴炮和152毫米榴弹炮。122毫米履带式自行榴弹炮是我军现役的中等口径自行火力压制武器。我军一共装备了3代122毫米自行榴弹炮，另外还研制出一种122毫米轮式自行榴弹炮。1970年，我军研制出70式122毫米履带式自行榴弹炮。经过实弹射击检验，火炮精度良好、转移速度快、反响时间短，但防护性较差。1980年研制出的70－1式122毫米自行榴弹炮是我军第一代122毫米履带式自行榴弹炮。20世纪80年代中期研制出的85式122毫米自行榴弹炮，是我军第二代122毫米履带式自行榴弹炮。20世纪80年代末，我军又研制出89式122毫米自行榴弹炮，成为我军装备的第三代122毫米履带式自行榴弹炮。与前两代122毫米自行榴弹炮相比，89式自行榴弹炮的火力更强、射程更远、性能更先进。80年代，随着现代化战争的开展，高机动性、强大火力、以及较好防护的轮式步兵战车，已经提到议事进程上了。随着WZ551轮式装甲车的研制成功，我国轮式装甲车开始大规模的开展。最近我国又在WZ551的根底上，开发研制了一种88轮式装甲车通用地盘。122mm自行榴弹炮就是在此根底上研制成功的。作为压制性火力支援车辆，122毫米轮式自行榴弹炮具有射程远、精度高、威力大等特点。1.2摇架的功能和组成摇架的作用是支撑后坐局部并为炮身的后坐和复进运动提供导轨，为炮身的俯仰提供枢轴，与某些部件连接提供支点和连接点，射击时将载荷传给其他架体。摇架是起落局部的主体，它与炮身反后坐装置和其他有关机构组成火炮的起落局部或俯仰局部。它与上下机和瞄具配合赋予炮身上下角。摇架主要由以下局部组成：供炮身作直线运动的导向局部；供炮身作俯仰的回转轴，一般称其为炮耳轴；赋予炮身俯仰运动的传动机构，如上下齿弧等。1.3摇架的分类1.31)铸造摇架的优点是摇架上各种复杂型面都能在毛坯上铸造出来，但要求壁厚不能过薄。否那么铸造将很困难。因此这种摇架的重量较重。2)冲压铆接摇架。如果将薄壁局部改用薄板冲压，然后与摇架其余局部铆接在一起，这就是冲压铆接摇架，它克服了铸造摇架的缺点，减轻了摇架的重量。而且能满足较复杂的结构形状的要求。3〕冲压焊接摇架。随着焊接技术的不断开展，铆接逐渐被焊接代替，这不仅提高了劳动生产率，而且进一步减轻了摇架的重量。对于铸造摇架，也可将其分成几局部单独铸出而后铆接在一起，从而改善铸造工艺性。当然，冲压焊接摇架并不是所有部位均须用薄板冲压，对于一些形状较为复杂，刚度及强度要求较高的部位〔如各种支座和耳轴座箍等〕，一般是采用铸件，而后与薄壁本体焊接在一起。1.31)槽形摇架〔U-typecradle〕槽形摇架的本体剖面U形。主要由槽形本体框.两条相互平行的长导轨.耳轴托箍.前托箍.上下齿弧等组成。两条长导轨与装在炮身上的滑轨配合，以约束炮身后坐.复进运动方向，并承受因弹丸回转力矩引起的扭矩。一般的槽形摇架其槽口向上〔U〕，有的火炮为降低火线而槽口下置，如原苏联D-30式122榴弹炮76mm加农炮130mm加农炮。2)筒形摇架〔O-typecradle〕筒形摇架是本体剖面为圆筒形的摇架。主要由长筒形本体.前后铜衬瓦.反后坐装置支座.耳轴.护筒.定向栓室与各种支臂组成。如85mm加农炮122mm加农炮。3)混合型摇架〔compositecradle〕混合型摇架又称组合式摇架它兼有槽形和筒型的结构特点。一般由槽形摇架局部组成前部，套箍的构成筒形组成后部或同时组成后部，反后坐装置外筒做连接件和槽形框构成中部的组合式结构。优点是质量比槽形和筒形的小。缺点是各部件组合不当，会造成刚性缺乏和产生热变形。如122mm榴弹炮、152mm榴弹炮.对于射速较低的地面炮，采用筒型摇架优点较多，导向部加工方便，长度尺寸小，便于降低火线高，重量轻。但散热性差，射击时易吸灰尘。对于坦克炮、自行榴弹炮及其它塔式火炮，为了便于密封，采用筒型摇架较为适宜，故轮式122mm自行榴弹炮摇架选用筒型摇架，如图1所示。1.3摇架设计的一般步骤摇架结构设计1〕摇架结构分析。按照摇架的结构特点、制造本体的毛坯、刚度、散热观点、工艺观点等方面，分析优缺点，权衡摇架与其他部件配合关系具体分析得出结果。2〕确定摇架的根本尺寸。由于确定摇架结构尺寸牵连问题很多，仅分析一些主要问题。研究摇架与炮身的配合、反后坐装置的类型和布置同时也考虑摇架本体上须伸出一些支臂与其他部件连接等。根据火炮总体布置的要求，结合强度计算反复确定摇架的根本尺寸。3)对摇架的主要技术要求。保证炮身后坐和复进时准确定向和顺利滑行；保证耳轴安装的准确性；保证齿弧安装的准确性。图1筒型摇架结构图摇架受力分析1〕作用在滑板上的力。2)作用在上下齿弧与耳轴上的力。摇架的强度验算1)摇架本体强度验算。2)铜滑板强度验算。3)耳轴强度验算。4)上下齿弧与摇架连接局部的强度。本课题是在满足摇架各项技术指标的前提下，使摇架的质量轻型化，所以采用铝合金材料，初步选择ZAlCu5Mn，型号为ZL201，其铸造性能不佳，线收缩大，气密性底，易形成热裂及缩孔，经热处理后，合金具有很高的强度和耐热性，其塑性和韧性也很好，焊接性和切割加工性良好，但耐蚀性差。适用于高温〔170～300C〕或室温下承受高载荷，形状简单的零件，也可用于低温〔0～70C〕承受高负载零件，如支架等，是一种用途较广泛的高强合金。其抗拉强度为。1.4摇架结构设计的一般要求摇架与许多部件及一些机构有密切的联系，决定摇架结构尺寸时，必须考虑到摇架与炮身的配合，摇架与反后坐装置的连接和配合，上下齿弧安装的位置，耳轴的位置，平衡机与摇架的连接关系，变后坐装置的布置，润滑装置的布置以及后坐标尺的位置等问题。首先摇架与炮身的配合：摇架与炮身如何配合决定于要加的结构形式，由于选择了筒型摇架，就是利用铜衬瓦与炮身圆柱面的配合。前后铜衬瓦之间的距离不但决定着摇架的长度，而且与射击精度有关，为了保证炮身可以在摇架上自由滑动，铜衬瓦与炮身圆柱外表之间都留有间隙，但这些间隙是造成炮身转动的原因。当间隙相同时，前后铜衬瓦之间的距离愈大，炮身转动的角度就愈小。因此，为了提高射击精度，不但要设法减少间隙，而且不允许将前后铜衬瓦之间的距离过分减小，为了防止磨损过快，铜衬瓦的长度可先取1～1.5倍口径左右，前后衬瓦的距离应保持在10倍左右，筒型摇架的长度一般取为3.5由此大致决定摇架长度。前方铜衬瓦长度约为155mm，前方的铜衬瓦约为105mm。配合间隙约为1～1.55mm。参考文献：谈乐斌,张相炎,管红根.火炮概论[M].北京：北京理工大学出版社,2005.153～239.孟金友,谈世界.自行火炮的开展(上)[J]．现代兵器,1989(9)：8～10．曹红松,张亚,高跃飞.兵器概论[M].北京:国防工业出版社,2023.67～87.张相炎.火炮设计理论[M].北京:北京理工大学出版社,2005.247～336.张洪国,姜正根,赵家象.坦克构造学[M].北京:北京工业学出版社.1986.46～51孟慎非.火炮专业与火炮装备的开展.火炮技术与武器装备专题情报研究论文集[D].北京:2000.1～212.罗书林.苏M1974式122毫米自行榴弹炮分析[J].现代兵器1983.(9).18～23.华恭,伊玲益.炮架设计[M].北京:国防工业出版社.1982.1～28.金黎.亚洲国家对自行榴弹炮的需要[J]．国外坦克,2006.(12)：12～15.孔凡清，将言.铁甲战神在怒吼[J].坦克装甲车辆.2006〔7〕：7～10.金志明.枪炮内弹道学[M].北京：北京理工大学出版社.2004.1～335.?国外火炮?编译组，国外火炮[M].北京:国防工业出版社.1981.121～177.何勇,高树滋,毛保全.身管振动中摇架支承的分析[J].装甲兵学报.1996〔1〕:88～91.毛保全,邵毅.火炮自动武器优化设计[M].北京:国防工业出版社.2007.90～122.徐诚,王亚平.火炮自动武器动力学[M].北京:北京理工大学出版社.2006.49～113.武瑞文,徐大洋,蓝天翔.现代自行火炮武器系统[M].北京:国防工业出版社.2006.1～37.何永,郑建国,高树滋.二维后坐火炮分析及摇架设计[J].火炮发射与控制学报2000〔2〕.3～8.钱明伟,王良明.自行火炮行进间动力学模型及仿真研究[J].兵工学报.2004〔4〕.25～28.孙远者,潘学文.炮架及火炮总体设计[M]北京:兵器工业出版社.1995.1～198.孙远者.框型摇架强度分析[J].203mm火炮系统论文集.北京:国防工业出版社.1993.192～199.毕业设计开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段〔途径〕：2.1本课题的研究内容或解决的问题本课题主要是在满足轮式122自行榴弹炮战术技术要求及火炮总体方案的要求的提下，设计满足刚度、强度要求和结构简单紧凑的筒形摇架。主要需要完成摇架的结构设计、几何分析、受力分析和强度、刚度稳定性计算，以期在尽可能简化结构、减轻重量的情况下确保机构的动作确实。2.2本课题拟采用的研究手段确定总体结构。根据火炮总体布置的要求和相关部件的配合关系，并参考已有的轮式122mm自行榴弹炮摇架结构，确定总体结构。结构设计是摇架设计的根底。理论设计包括几何分析、受力分析和强度、刚度稳定性计算，从而为结构设计提供依据，以期再尽可能的简化结构、减轻重量的情况下确保机构的动作确实，并有足够的强度和刚度。分析所采用的结构是否满足了火炮所提出的战术技术要求及火炮总体方案的要求；注意结构的工艺性、勤务保养等方面的性能。初定主要结构尺寸。摇架的很多部件及一些机构有着密切的关系，决定摇架结构尺寸时，解决摇架与炮身的配合、摇架与反后坐装置的连接和配合、上下机齿弧安装的位置、耳轴的位置、平衡机与摇架连接关系、变后坐机构的布置、半自动机或自动机的布置、润滑装置的布置等问题。关键部位强度校核。1〕摇架本体强度验算。2〕铜滑板强度验算。3〕耳轴强度验算。4〕上下齿弧与摇架连接局部的强度验算结构改进设计。根据校核结果进行结构调整根据结果进行结构修改。2〕根据火炮总体布置的要求，结合强度计算反复进行，寻求摇架设计的最优方案。利用Pro/E绘图软件，绘制摇架图纸。1〕绘制零件草图和工作图。根据部件草图可确定各个零件间的连接尺寸。2〕绘制装配图和编制零件表。在设计的全部尺寸都确定之后，